Слитоземы (вертисоли)

В субтропических и тропических переменно-влажных областях спорадически распространены своеобразные темноцветные почвы очень тяжелого гранулометрического состава. В субтропиках они встречаются среди коричневых почв, а в тропиках соседствуют с красно-бурыми и красными почвами саванн. Эти почвы известны под разными названиями. На международных почвенных картах и в
классификациях они получили название вертисолей. На Почвенной карте мира (1983) и в русской учебной литературе они названы слитоземами. Именно это последнее название используется в этой книге. Слитоземы распространены в переменно-влажных субтропиках и тропиках на всех континентах мира в условиях, где в течение года влажные периоды сменяются сухими. В субтропиках максимум осадков выпадает в зимне-весенний прохладный период, в тропиках — в летний жаркий. Количество осадков варьирует в широких пределах — от 400—450 до 800 мм и более.

Слитоземы распространены на выровненных поверхностях, где во влажный период наблюдается поверхностное переувлажнение. Это, во-первых, аллювиальные и озерно-аллювиальные равнины, сложенные тяжелыми суглинками и глинами, обычно карбонатными, в илистой фракции которых основную массу образуют минералы
группы монтмориллонита и смектиты. Во-вторых, слитоземы встречаются и на возвышенных равнинах, сложенных породами основного состава — базальтами, траппами, норитами и другими, т. е. породами, содержащими в составе первичных минералов много кальция и магния. При выветривании таких пород в условиях переменно-влажного климата образуется вермикулит-монтмориллонитовая
кора выветривания, являющаяся почвообразующей породой для слитоземов.

Наиболее характерной морфологической чертой слитоземов является наличие глубоких трещин, образующихся в сухие периоды и разбивающих поверхность почв на полигоны диаметром 2—3 м и более, а также наличие местами специфического микрорельефа, получившего название гильгае. Образование микрорельефа связано
с сильным набуханием и вспучиванием монтмориллонитовых глин
при увлажнении.

Морфологический профиль слитоземов без признаков гидроморфизма слабо дифференцирован и состоит из следующих горизонтов.

A1_hm _ гумусово-монтмориллонитовый горизонт серого, темно-серого или темно-коричневого цвета, комковато-зернистой структуры, в сухом состоянии разбит трещинами. Мощность горизонта 15—20 см;

В_mmt — динамометаморфический слитный гумусово-монтмориллонитовый горизонт темно-серого, серого или коричневого цвета, не отличающегося по цвету от верхнего горизонта, с ясно выраженными зеркалами скольжения, с глыбисто-крупночешуйчатой структурой. В случае присутствия карбонатов они рассеяны в почвенной массе в форме плотных конкреций, имеющих на поверхности черный цвет.
Мощность горизонта — 100—150 см;

В_mtca — карбонатный горизонт, желто-бурый с новообразованиями карбонатов в виде мучнистых стяжений и плотных конкреций, мощность горизонта 40—60 см. В
почвах, образовавшихся на древнем аллювии, местами карбонатный горизонт сильно сцементирован и образует известковую плиту;

С_mtca — монтмориллонитовая глинистая почвообразующая порода, карбонатная.

В почвах, испытывающих грунтовое или продолжительное по-
верхностное переувлажнение, в горизонтах АВ_т и В_т появляются
признаки периодического оглеения — сизые пятна и мелкие желе-
зисто-марганцевые конкреции.

Далее приводятся главные химические и физико-химические
свойства слитоземов (рис. 20.2).

1. Низкое содержание гумуса (0,5—3,0%) на всем протяжении профиля (до глубины 100—180 см) и слабое его убывание с глубиной; преобладание в составе гумуса в верхней части профиля гуминовых кислот, а на всем протяжении профиля — гуминов.

2. Тяжелый гранулометрический состав при содержании илистых частиц не менее 40 % (обычно 60—70 %) с преобладанием в составе ила минералов монтмориллонит-вермикулитовой группы. Отношение Si0₂/Al₂0₃ в илистой фракции составляет 3,5—4,5 при высоком содержании магния. Максимальное оглинивание почв приурочено к глубине 30—100 см.

3. Щелочная реакция (рН 7,5—8,0 и более) на протяжении большей части профиля.

4. Высокая емкость поглощения (40—60 мг × экв на 100 г); преобладание в составе поглощенных оснований кальция при значительном количестве магния.

5. Максимум карбонатов (если они есть) приурочен к нижней части профиля (на глубине 100 см и более).

6. В солонцеватых слитоземах обычно наличие щелочности от бикарбонатов щелочей, а в составе поглощенных оснований присутствует натрий.

Рис. 20.2. Профиль слитозема. Генетические горизонты: 1 — гумусово-монтмориллонитовый; 2 — динамометаморфичес- кий слитный гумусово-монтмориллонитовый; 3 — метаморфический монтмориллонитовый карбонатный; 4 — монтмориллонитовая карбонатная почвообразуюшая порода. Состав илистой фракиии: 5 — монтмориллонитовый

Особенности строения генетического профиля слитоземов и их свойства связаны с особенностями минерального состава почвообразующих пород и гидротермическим режимом почв.

Как уже указывалось ранее, в сухие периоды года при высы­хании почв объем почвенной массы уменьшается и образуются трещины глубиной 100—150 см и шириной в верхней части 2—3 см. В трещины в начале дождливого периода или периода поверхност­ного затопления замывается материал с поверхности почв. По мере увлажнения и набухания почвенной массы трещины закрываются, а намытый в них материал оказывается включенным в глубокие гори­зонты почв, где подвергается уплотнению и перемешиванию.

Набухание глинистых минералов при увлажнении весьма раз­лично и составляет в процентах к первоначальному объему: для монтмориллонита — 96, гидрослюд — 12, каолинита — 4,5. Следо­вательно, чистые монтмориллонитовые глины в увлажненном со­стоянии занимают почти в два раза больший объем, чем в сухом. В почвах, содержащих большое количество монтмориллонитового ма­териала и поэтому сильно набухающих при увлажнении, возникает сильное внутрипочвенное давление, вызывающее разрушение, и де­формацию структурных отдельностей почвенной массы, скольжение пластичных глинистых масс относительно друг друга и выпирание их к поверхности. В результате появляются глянцевитые зеркальные плоскости скольжения, имеющие по отношению к поверхности по­чвы наклон в 45° или больше. Эти плоскости хорошо видны при высыхании почв и получили название сликенсайдов. Давление и внут­рипочвенное скольжение обусловливают очень плотную упаковку почвенных частиц и расслоение почвенной толщи на крупные чечевицеобразные отдельности. В микросложении почв также наблюда­ется листовато-чечевитчатая ориентировка глинистой плазмы.

При последующем иссушении почв трещины образуются на но­вом месте. В результате происходит периодическое перемешивание всей почвенной массы на глубину проникновения трещин. Этим объясняются недифференцированный характер верхней части про­филя почв, глубокое и равномерное прокрашивание почв в темно- серый, коричневато-оливковый или черный цвет, не меняющийся на всю глубину распространения трещин, наличие рассеянных в бескарбонатной глинистой массе известковых конкреций, переме­щенных механически вверх из карбонатного горизонта, начинаю­щегося у нижней границы распространения трещин.

Слитоземы, несмотря на их темную окраску, содержат очень мало гумуса — 0,5—1,5 %; лишь в субтропических слитоземах — 3,0—4,0%.

Темную окраску слитоземов объясняют по-разному. Ее связыва­ли с преобладанием глинных минералов вермикулит-монтмориллонитового состава, имеющих темный оливково-серый цвет. В ран­них работах высказывались предположения, что темный цвет этих почв обязан магнетиту, марганцу, титану и присутствию гизенгерита — коллоидной смеси кремне-алюмо-железистых коагелей, кото­рые при кристаллизации дают железистые монтмориллониты.

Но скорее всего причина темной окраски не в минеральных ком­понентах, а в особом составе гумуса и высокой степени его диспер­сности. Темную окраску слитоземов объясняют наличием устойчи­вых глиногумусовых комплексов, чему способствует большая удель­ная поверхность монтмориллонитовых глин.

Большинство тропических слитоземов, несмотря на низкое со­держание гумуса, тяжелый гранулометрический состав и склонность к образованию трещин, — наиболее плодородные почвы тропиков. Они содержат достаточное количество оснований, фосфора; многие из этих почв богаты марганцем. Однако малое количество органи­ческих веществ обусловливает их бедность азотом, поэтому они от­зывчивы на внесение азотных удобрений. Эти почвы используются в земледелии в значительно большей степени, чем остальные почвы тропиков. На них выращивают пшеницу, ячмень и другие культур­ные злаки, но особенно часто — хлопчатник.

Субтропические слитоземы (местные названия — смолницы, тирсы и др.) также широко используются в сельском хозяйстве. Они содержат несколько больше гумуса (3—4 %) и азота, чем тропичес­кие слитоземы. Эти различия, по-видимому, связаны не с количе­ством поступающих органических веществ, так как и тропические и субтропические слитоземы приурочены к областям распростране­ния сухих ксерофитных лесов, кустарников и сухих саванн, постав­ляющих примерно одинаковое количество органических остатков, а с различиями в водно-тепловом режиме и скорости минерализации гумуса.